什么是普林尼式火山喷发（上）？

大家可能常常看到普林尼式喷发这个词。这个词属于两个人，老普林尼和小普林尼。老普林尼是一名自然博物学家，他抚养并教育了自己的外甥小普林尼。小普林尼后来成为了一名律师和作家。老普林尼在公园79年的维苏威火山喷发中丧生，小普林尼在一封信中详细记述了这次喷发的过程。这种类型的火山喷发因此得名普林尼式喷发。 如果上网去找普林尼式喷发的定义，您可能会发现绝大部分都是以描述性为主。这里援引wikipedia的定义“Plinian/Vesuvian eruptions are marked by columns of volcanic debris and hot gases ejected high into the stratosphere, the second layer of Earth's atmosphere.”翻译可以大致理解为：普林尼式喷发的特征是包含着火山碎屑和炙热气体的火山柱喷射达到平流层（地球大气中的第二层）。这里火山柱就是指火山喷发过程中的那个蘑菇云一样的”烟“混合着”云“。火山柱就是这样一种混合物，包含着岩浆碎屑（在空中成为了火山灰），岩浆气体，以及吸收进来的大气层中的空气。 为什么要强调地球的平流层呢？这要从火山柱的形成说起。很多人可能以为火山能喷那么高主要是因为地下的压力太强了，把岩浆以高速推上高空。其实对于普林尼喷发来说，并非完全如此。火山在刚开始喷发时，在较低的海拔，大量的碎屑物质，也就是岩浆，和在岩浆中的气体的确以高速被喷射出来。这种高速的喷射在大气中会逐渐减速，在逐渐的减速但是仍然上升的过程中，这些碎屑物质和高温的气体会持续的加热并且吸收周围的空气。

这些碎屑物质，高温气体，和被加热的空气混合在一起。这时候他们在一起更像一种流体或浑浊夜，可以被看成是一体的。当足够的空气被卷入，并且这个混合体变的足够热（空气被加热），他们就会变得比周围的空气热。我们知道油漂浮于水上是因为油比水清。同样的道理，这种混合体会由于自己的热产生的浮力持续上升，而且这种依靠热或者说浮力产生的上升是火山柱上升的主要动力。一开始的高速喷射只是给岩浆的碎屑物和岩浆气体一个初速度，让他们有机会去混合，加热空气。

这时候可能有人好奇，那如果没有足够的空气被卷入或者加热到一定的温度会怎么样呢？这时候就会产生火山柱的塌陷，也就是说火山碎屑，岩浆气体，和被加热的空气并不能一直保持比周围的冷空气轻，所以无法持续上升。他们可能会被火山口喷发时的高速带到一个比较高的高度，但是由于这种混合物的总体密度比周遭的空气重，他们就会高速下坠，这个过程其实简单来讲有点像喷泉。他们下坠落地后，会像四周扩散，产生致命的火山碎屑流。那么什么情况下会产生火山柱塌陷呢？这是一个复杂的问题，但是在这可以举一个例子说明，如果火山喷发出来的固态岩浆物质（也就是火山碎屑）比例非常高，就会导致岩浆碎屑，岩浆气体，以及空气形成的混合物的总体密度过高，导致火山柱塌陷。 现在让我们回到火山柱的上升。火山喷发物的热量是有限的，而且当卷入的空气过多，火山柱的平均温度会降低，同时密度会随之升高。那究竟什么时候是个头呢？

这里终于要和大气沾边了。在对流层（大概是地面到地面以上8-19公里的氛围内），也就是我们生活的大气中，海拔越高，空气的温度越低。所以，在对流层中，火山柱的上升是相对越来越容易的。因为越向上升，周围的空气越冷，也就越重，所以火山柱的相对浮力就相对较大。然而到了对流层的上面，也就是平流层（对流层以上到大约离地面50公里左右）的温度是随高度升高的，也就是说当火山柱进入平流层后，在逐渐上升的过程中他周遭的空气会变得相对较轻，所以他能得到的相对浮力就比较低，因此不容易继续上升。

那么然后呢？请关注本文的下半部分（过几天更新）